Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Выращивание ранней овощной рассады и получение свежих овощей из теплиц в значительной мере определяется внедрением в практику научно-обоснованных электротехнологичесих операций, как наиболее экономически эффективных приёмов использования электроэнергии.
В хозяйствах Северного Казахстана получили распространение теплицы с электрообогревом почвы, в которых в качестве нагревателей используется неизолированная катаная проволока диаметром 6 мм, уложенная параллельно плоскости поверхности растительного слоя грунта на глубину 25 см. Питание системы осуществляется от понижающей трансформаторной подстанции типа КТП-63-ОБ-380/121. Напряжение питания от 49 В до 121 В.
В процессе длительной эксплуатации такой системы поверхность нагревателей подвергается коррозионному разрушению, а проведение электротехнологических операций, направленных на оздоровление почвенного грунта, становится невозможным. Кроме того, замена нагревательных электродов'-элементов и ежегодная смена плодородного растительного слоя грунта влечет за собой большие материальные затраты.
Однако способы защиты от коррозионных разрушений в защищенном грунте с одновременной возможностью сохранения проведения электротехнологических операций, направленных на оздоровление почвенного грунта недостаточно изучены. Учитывая изложенное, в настоящей работе сосредоточено внимание изучению способа защиты поверхности стальных нагревателей от коррозии с сохранением прямого воздействия электрического тока на почву, обеспечивая увеличение продолжительности использования без снижения её качества.
Тема диссертационной работы согласуется с планом научных исследований Акмолинского афарного университета им. С.Сейфуллииа по проблеме «Проведение электротехнолопгческих операций в сооружениях защищенного грунта».
Номер государственной регистрации темы 0198РК00076 Республики Казахстан.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы явилось повышение эффективности использования электродно-элементного обогрева в теплице. Поставленная цель достигается путём применения нагревателей, покрытых токопроводящим полимером.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.
і
-
Разработать и исследовать устройство защиты от коррозии стальных нагревателей системы электрообогрева почвы.
-
Разработать математическую модель, описывающую процессы распределения электромагнитных полей между электродами, покрытыми полимером.
-
Провести лабораторные и эксплуатационные исследования по проверке основных теоретических положений.
-
Дать технико-экономическую и биоэнергетическую оценки эффективности использовшшя токопроводящего полимера для защиты от коррозии стальных нагревателей.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Электродно-элементный обогрев почвенного грунта в теплицах. Защита от коррозии нагревательных элементов токопроводящим полимером.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Стальные неизолированные нагреватели. Способ сохранения поверхности стальных нагревателей с осуществлением прямого воздействия электрического тока на почву.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна положений, изложенных в работе, представлена следующими результатами теоретических и экспериментальных исследований:
-
Впервые предложено устройство электрообогрева почвенного фунта с использованием токопроводящего полимера для защиты от коррозионного разложения поверхности нагревателей.
-
Применение токопроводящего полимера обеспечивает увеличение продолжительности эксплуатации нагревателей, сохраняет прямое воздействие электрического тока на почву, а также увеличивает продолжительность использования почвы без снижения её качества.
-
Найдена оптимальная структура полимера, отвечающая требованиям нагревателя в теплицах.
-
Разработаны: методика расчёта электромагнитного поля для протяжённых электродов, изолированных токопроводящим полимером и методика приведения пространственной задачи к плоской для различных схем укладки электродов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. На основе результатов исследования определён способ защиты поверхности стальных нагревателей от коррозионного разрушения, обеспечивающий увеличеіше срока службы нагревателей, сохранение прямого воздействия электрического тока на почву. При этом увеличивается продолжительность использования почвы без снижения её качества.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ. Устройство электрообогрева почвы в теплицах нагревателями, покрытыми токопроводящпм полимером.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты исследований использованы при изготовлении нагревательных электродов-элементов системы электрообогрева почвенного грунта теплиц, внедрены в зимней теплице АО «Заречное» Целиноградского района Акмолинской области: Включены в лекционный и лабораторно-практический курс «Овощеводство» в раздел «Овощеводство защищенного грунта» на кафедре «Растениеводство» Акмолинского аграрного университета им. С.Сейфуллина.
Экономическая эффективность от применения токопроводящего полимера при защите нагревателей от коррозии составляет 3 S США на 1 м2. Ежегодная экономия энергии составляет 2,4 МДж на 1 м2.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены:
- на научно-технических семинарах энергетического факультета
АкмАУ (г.Астана, 1996-2000 гг.);
- на Международной научно-практической конференции «Аграрная
. наука на рубеже веков» (г.Астана, 1997г.);
на научно-технических конференциях Челябинского государственного агроинжснерного университета (г. Челябинск,1997-1999 гг.);
на 1-й Международной научно-технической конференции «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях» (г. Алматы, 1998г.);
"на Международной научно-практической конференции «Проблемы развития аграрного сектора в XXI веке» (г. Кокшетау, 1999 г.);
на региональной научно-практической конференции молодых учёных и аспирантов (г.Астана, 1999г.).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертации опубликованы в девяти печатных трудах, в том числе патент на изобретение Республики Казахстан.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Основное содержание работы изложено на 176 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 45 иллюстраций, список литературы включает 173 наименований, в том числе 14 на иностранных языках, приложения на 40 страницах.
